프론트 엔진, 프론트 휠 구동 레이아웃
Front-engine, front-wheel-drive layout이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다. 엔진, 구동 – · · · · (2011년 11월) (이 템플릿 |
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자동차 설계에서, 전면 엔진, 전륜 구동(FWD) 레이아웃 또는 FF 레이아웃은 내연 기관과 구동식 로드휠을 모두 차량 전면에 배치한다.
사용 시사점
역사적으로 이 명칭은 엔진 전체가 전륜 차축 라인 뒤에 있는지 여부에 관계없이 사용되었다. 최근 일부 자동차 제조업체들은 엔진이 객실 앞쪽이 아니라 앞차축 뒤쪽에 있는 자동차를 가리키는 '프론트미드'라는 용어를 추가했다. 세계 대전 이전-II 자동차의 엔진 위치는 대부분 전방 중형 또는 전방 차축에 있다.
이 레이아웃은 가장 전통적인 형태로서 대중적이고 실용적인 디자인으로 남아 있다. 많은 공간을 차지하는 이 엔진은 승객들과 짐들이 일반적으로 사용하지 않는 위치에 포장되어 있다. 주된 결함은 중량 분배다. 가장 무거운 구성 요소는 차량의 한쪽 끝에 있다. 자동차 취급은 이상적이지는 않지만, 대개 예측 가능하다.
전면 엔진의 후륜 구동 레이아웃(RWD)과 대조적으로, FWD 레이아웃은 후륜에 동력을 제공하는 구동축을 수용하기 위해 중앙 터널이나 더 높은 섀시 간격을 필요로 하지 않는다. 후면 엔진, 후면 휠 구동 레이아웃(RR) 및 후면 중간 엔진, 후면 휠 구동 레이아웃(RMR) 레이아웃처럼 엔진을 구동 휠 위에 올려놓아 많은 응용 분야에서 트랙션이 향상된다. 조향 휠도 피동 휠이기 때문에 FWD 자동차는 일반적으로 눈, 진흙, 자갈, 젖은 타맥 등 트랙션이 낮은 조건에서 RWD 자동차보다 우수한 것으로 평가된다. 낮은 굴절 조건에서 힐 클라이밍을 할 때 RR는 최고의 이륜 구동 레이아웃으로 간주되며, 주로 클라이밍 시 중량이 뒷바퀴로 이동하기 때문이다. 엔진이 조향 휠 위에 놓이기 때문에 FWD 차량의 코너링 능력이 일반적으로 더 좋다.[1] 단, 피동 휠은 조향에 대한 추가 요구가 있기 때문에 차량이 빠르게 가속할 경우 코너링 시 접지력이 떨어져 언더스티어가 발생할 수 있다.[2] 고성능 차량은 FWD 레이아웃을 거의 사용하지 않는데, FWD 레이아웃은 가속 상태에서 리어 휠로 중량이 전달되는 동시에 앞바퀴를 언로드하고 접지력을 급격히 감소시킴으로써 실제로 활용할 수 있는 동력량에 캡을 씌우는 것이 효과적이며, 또한 고성능 자동차의 높은 출력으로 인해 토크가 발생할 수 있다.조향. 전자식 트랙션 컨트롤은 휠 스핀은 피할 수 있지만 여분의 전력의 이점은 크게 부정한다.[3] 고성능 젠슨 FF와 아우디 콰트로 로드카에 사륜구동 콰트로 시스템이 채택된 이유였다.
역사적 배열
FWD 레이아웃을 사용한 초기 자동차는 1929년 코드 L-29, 1931 DKW F1, 1948년 시트로엥 2CV, 1949년 사브 92, 1957년 트라반트 P50, 1959년 미니를 포함한다. 1980년대에 이 레이아웃의 트랙션과 패키징의 이점으로 인해 많은 소형 및 중형차 업체들이 미국에서 그것을 채택하게 되었다. 대부분의 유럽과 일본의 제조업체들은 1960년대와 1970년대에 그들 차의 대다수를 앞바퀴 구동으로 바꾸었는데, VW, 유럽의 포드, 그리고 제너럴 모터스(보크홀 - 영국, 오펠 - 독일)가 마지막으로 바뀌었다. 도요타는 1980년대 초 일본 기업 중 가장 늦게 전환한 기업이다. 그러나 BMW는 고급 차량에 초점을 맞췄지만, 그들의 미니 마크는 FWD이지만,[4] 심지어 작은 차에도 후륜 구동 레이아웃을 유지했다.
이 기본 레이아웃은 구동렬의 가장 무거운 구성 요소인 엔진의 위치에 따라 네 가지 다른 배치가 있다.
중간 엔진/전륜 구동
그러한 초기 배치는 기술적으로 FWD가 아니라 중간 엔진인 전륜 구동 배치(MF)였다. 엔진은 바퀴 뒤에 종방향(전후 또는 남북방향)으로 장착되었으며, 변속기는 엔진보다 앞서 있고 디퍼렌셜은 차량 바로 앞쪽에 있었다. 엔진의 이전 단계에서는 코드 L-29와 같은 자동차의 중량 분포가 이상적이지 않았다. 구동 휠은 트랙션과 핸들링을 잘 하기 위해 충분한 중량을 가지고 있지 않았다. 1934년 시트로엥 트랙션 아반트는 변속기를 엔진과 차동차를 두고 차량 전면에 배치해 중량 분배 문제를 해결했다. 이 자동차의 낮은 슬롱 유니바디 디자인과 결합하여, 그 시대에 주목할 만한 핸들링으로 귀결되었다. 르노는 르노4와 1세대 르노5에서 이 형식을 가장 최근에 사용했지만 이후 내부 공간을 잠식해 인기가 떨어졌다.
종방향으로 장착된 프론트 엔진 및 프론트 휠 구동
장 알버트 그레고이어가 설계한 1946년 판하르트 다이나 X는 엔진 뒤쪽에 변속기가 있고 차동차가 조립 후면에 있는 앞바퀴 앞에 세로 방향으로 엔진을 장착했다. 1967년까지 팬하드에 의해 사용된 이 배열은 위에서 언급된 코드 L29와 유사한 중량 분배 문제를 잠재적으로 가지고 있었다. 그러나, 공랭식 평면 트윈 엔진은 매우 가벼웠고, 낮은 무게중심으로 낮은 곳에 탑재되어 효과를 줄였다. 시트로엥 2CV의 공랭식 플랫 트윈 엔진도 변속기가 액슬 라인 뒤쪽에 있고 두 엔진 사이에 디퍼렌셜이 있는 프론트 휠 앞에 매우 낮게 장착되었다. 이것은 꽤 유명해졌다; 이 레이아웃을 사용하는 자동차들은 독일 포드 타우누스 12M과 란시아 플라비아와 풀비아를 포함했다. 이는 아우디와 스바루 전륜구동 차량의 표준 구성이다. 1979년 도요타는 첫 전륜구동차인 테르셀을 도입해 출시했고 당시 시중에 나와 있던 대부분의 다른 전륜구동차와 달리 엔진을 종방향으로 장착했다. 이러한 배치는 2세대 테르셀에서도 계속되었는데, 1987년까지 3세대에는 횡방향으로 장착된 새로운 엔진을 공급받았다. 캠리와 코롤라 등 다른 전륜구동 도요타 모델에는 처음부터 횡방향으로 장착된 엔진이 장착됐다.
1966년 구스모빌레 토로나도(자매 모델인 캐딜락 엘도라도와 함께)는 엔진과 변속기를 '측면'으로 배열한 새로운 배열과 엔진 섬프 아래를 통과하는 특수 설계된 중간 구동축을 사용했다. 이 제품군은 역대 최고 엔진 용량(8.2L)의 전륜 구동 차량이라는 차별성을 갖고 있다. 사브 99와 "클래식" 사브 900도 이와 유사한 배치를 사용했다. 이글 프리미어사는 르노 21과 25에서 발견된 유사한 파워트레인 배치를 사용했으며 이후 2004년식까지 생산된 크라이슬러 LH 세단의 기반이 되었다.
오늘날 아우디는 이 기계 배치의 가장 두드러진 사용자로, 1950년대부터 전임 회사인 DKW와 오토 유니언에서 사용했으며, A4 이상에서 더 큰 모델에서 찾을 수 있다. 아우디의 MLB 플랫폼에서 이 포맷의 최근 진화는 불균일한 체중 분포의 오랜 단점을 해결하려고 시도한다. 이는 클러치 앞쪽에 디퍼렌셜을 포장하여 액슬 라인이 엔진 블록 뒷면을 기준으로 앞으로 더 멀리 전진할 수 있게 함으로써 이루어진다.
프론트 엔진 횡방향 장착 / 프론트 휠 구동
최초의 인기 횡방향 엔진 FWD 자동차는 1931년부터 제작된 DKW 'Front'로, 트윈 실린더 2행정 엔진을 탑재했다. 사브는 이 디자인을 그들의 첫 번째 차인 1949년형 사브 92에 베꼈다. 1957년 트라반트는 또한 DKW의 후계자로써 횡방향으로 장착된 엔진을 가진 유일한 자동차 중 하나였다. 이것은 특히 공산주의 국가에서 자동차가 만들어지고 있다는 점에서 신기했다.
1959년의 잇시고니스 미니와 맥시, 오스틴 1100/1300, 알레그로 등 관련 자동차들은 4기통 인라인 수냉식 엔진을 횡방향으로 장착했다. 변속기는 크랭크축 아래의 섬프에 위치했으며, 변속기는 변속기에 의해 동력을 전달받았다. '트랜스미션 인 섬프(transmission-in-sump)' 레이아웃을 사용한 다른 모델로는 다트선 100A(Cherry)와 푸조 104, 르노 14 등 PSA-레노 X-Type 엔진의 다양한 응용이 있었다. 1955년 스즈키 스줄라이트도 독일 로이드 LP400을 기반으로 시티카/케이카 어플리케이션에 가로로 설치된 2행정 트윈실린더 엔진(DKW 기술 사용)을 탑재한 전면 엔진을 선보였다.
단테 지아코사의 1964년 오토비안치 프리뮬라, 피아트 128, 피아트 127은 횡방향으로 장착된 엔진의 한쪽에 변속기를 장착하고, 구동트레인을 두 배로 늘려 변속기의 바로 뒤에 디퍼렌셜을 놓았지만 한쪽으로 오프셋했다. 따라서 휠에 연결된 구동축이 다른 쪽보다 한쪽에 더 길다. 이것은 바퀴 앞에 무게의 위치를 약간 잡았다. 현재 전 세계적으로 지배하고 있는 것이 바로 이 시스템이다.
전륜 구동 차량은 가속도가 높으면 토크 조향에 시달리는 경향이 있다.[5] 이는 구동축 길이 차이로 인해 발생하며, 구동축 조인트에서 충돌 각도가 달라진다. 이러한 관절이 더 멀리 표현될수록 휠에 토크를 전달하는데 덜 효과적이다.
전륜 구동 설계 특성
종방향으로 장착된 엔진, 전륜 구동(FF 종방향 레이아웃): 오토 유니언 1000(오늘날의 아우디) 세로 레이아웃은 1950년대 DKW F89 전방 횡방향 엔진을 대체했다.
횡방향 전방 장착 엔진, 전륜 구동(FF 횡방향 레이아웃): 피아트 128호는 오토비안치 프리뮬라의 뒤를 따랐다.
전륜 구동축
프론트 휠 구동 차량의 경우 구동축이 디퍼렌셜에서 프론트 휠로 직접 구동력을 전달한다. 짧은 내부 스터브 샤프트는 디퍼렌셜 사이드 기어에 스플라인 방식으로 연결되고 외부 스터브 샤프트는 프론트 휠 허브에 스플라인 방식으로 연결된다. 각 스터브 샤프트는 연결 중간 샤프트의 양 끝에 범용 조인트를 수용하기 위한 요크 또는 하우징을 가지고 있다.
유니버설 조인트는 샤프트 길이 및 수평 각도, 스티어링 휠 회전 시 샤프트 각도와 같은 서스펜션 이동으로 인한 변경을 허용하면서 샤프트가 계속 회전할 수 있도록 한다. 일정 속도 범용 조인트는 일반적으로 구성 요소 간에 원활하게 동력을 전달하기 위해 사용된다. 내부 유니버셜은 급락 또는 삼각형 접합부가 될 수 있다. 삼각대는 중간 샤프트에 스플라인 방식으로 연결되고 서클립에 의해 고정된다. 니들 롤러 베어링에 지지되는 볼은 삼각대의 각 기둥에 장착되며, 이 슬라이드는 요크 안쪽의 트러니언에 장착된다. 이것은 샤프트 길이와 수평 각도의 변화를 나타낸다. 구동력이 트러니언과 볼을 통해 전달되어 샤프트를 회전시킨다.
외부 유니버설 조인트는 더 큰 각도 변화를 허용하지만 샤프트 길이의 변화는 허용하지 않는다. 보통 중간 샤프트에 내부 레이스가 스플라인된 공과 케이지 타입이다. 멍에에에 외인종이 형성되어 있다. 그 새장은 두 경기 모두 홈에 공을 고정시킨다. 볼은 구동력을 축에서 허브로 전달하고 수평 각도와 넓은 조향 각도의 변화를 허용한다. 각 조인트에 장착된 유연한 고무 부트는 그리스를 유지하고 먼지와 습기를 방지한다.
디퍼렌셜이 차량의 중심선에 위치하지 않는 경우, 중간 샤프트를 장착하여 양쪽에 동일한 길이의 구동 샤프트를 유지할 수 있다. 이를 통해 구동축 각도가 양쪽에서 균일하게 유지되며 스티어링의 불규칙성과 진동을 방지하는 데 도움이 된다. 중간 샤프트의 바깥쪽 끝은 트랜스액슬 케이스에 고정된 베어링으로 지지되며 정렬 시 범용 조인트 어시스트 기능이 있다. 어떤 경우에는 한쪽에 더 긴 구동축을 사용한다. 진동을 흡수하기 위해 고무 다이내믹 댐퍼를 장착할 수 있다.
참고 항목
참조
- ^ Hillier, Victor; Peter Coombes (2004). Fundamentals of motor vehicle technology. Nelson Thornes. p. 9. ISBN 978-0-7487-8082-2.
- ^ "Engine & Driveline Layouts". Drivingfast.net. Archived from the original on 27 September 2016. Retrieved 6 January 2010.
- ^ www.motortrend.com 도로 주행 테스트: 후방 주행 vs. 프런트 드라이브 vs. 4륜 드리브
- ^ "BMW Technology Guide: Rear wheel drive". Retrieved 1 September 2016.
- ^ "What the heck is torque steer?".
추가 읽기
- Sedgwick, 50년대와 60년대의 Michael Cars. 스웨덴 고텐부르크: A B Nordbok, 1983. (Traction Avant의 엔진 레이아웃 사진 및 기타 설계 포함)